自PCR诞生以来,DNA分子标记越来越多的被应用于物种识别、系统发育的重建等研究。线粒体基因被认为是高效的动物系统发育分析分子标记。近年来随着测序技术的快速发展,线粒体基因组数据的获取越来越容易。线粒体基因组除了被用来作为系统发育学的分子标记,在生物地理学中也被广泛运用,使用化石记录校正进化枝节点时间,来推测物种的起源及分化时间,再结合时间轴上的地质事件,进而可以推测物种的进化及扩散路线。昆虫线粒体基因组包括37个基因及一个控制区,各基因在不同类群的演化模式和速度不同,因此不同分类单元的系统发育分析需要谨慎的进行不同数据集及建树方法的比较及选择。雏蝗属是蝗总科中一个种类较多的属。全世界己知约有200多种,主要分布于欧亚大陆,在非洲有少数种,北美洲有1种,在我国主要分布于长江以北地区。郑哲民在2012年将黑翅亚属提出雏蝗属另立为单独的属后,国内雏蝗属分类系统同国外相同,即为三个亚属,分别为直隆亚属、曲隆亚属和短翅亚属。该属在中国北方分布广泛。虽然己经对该属在形态上和分子上(短片段分子标记)进行过系统发育学研究,但是对于其起源和演化过程仍没有定论。本研究通过高通量测序得到15种雏蝗的线粒体基因组,分析雏蝗线粒体基因组结构组成及种间差异;并以此为基础构建线粒体基因组不同数据集,运用贝叶斯法和最大似然法来推测雏蝗属的系统发育关系;最后以蝗总科为研究框架,依据化石记录作为时间校正节点,推测雏蝗的分化时间。本研究通过对雏蝗线粒体基因组的比较研究以期探索有效的分子标记应用于雏蝗属系统发育中,另外雏蝗属时间树的建立有助于物种形成、选择压力等生物学问题的探讨。本论文研究结论主要分为3部分:1.运用二代高通量测序方法获得15种雏蝗线粒体基因组,结果显示,雏蝗属线粒体基因组结构与排列顺序同其他蝗总科类群相同,基因组总长度在15,602-15,620bp范围内,主要组成有13个蛋白编码基因(PCGs)、2个rRNA基因(rrnL和rrnS)和22个tRNA基因,种间基因排列顺序没有发生变化;而基因间的重叠碱基长度在种间却有差异。在碱基偏斜性比较中,全线粒体基因组(whole mitogenome)、rRNA大小亚基(rrnL和rrnS),以及AT富集区(Dloop)中均显示A偏向性和C偏向性;数据集所有蛋白编码基因(PCGs)和tRNAs中均显示A偏向性和G偏向性。蛋白编码基因长度相对保守,同义密码子相对使用度表明,密码子第三位点为C/G的密码子使用率明显没有第三位点为A/T的高。2.系统发育分析结果显示,运用不同的数据集进行的分析结果在亚科的研究上没有明显差异,虽然联合数据集(PCGs+rRNAs+tRNAs)被认为具有最全面的遗传信息,但是并不是适合于所有阶元的系统发育研究,因此在数据集的选择上需要具体对待。本研究结果显示,雏蝗属并不是单系群,在所有数据集中(除了rRNAs),直隆亚属始终聚为单独的一支,而曲隆亚属和短翅亚属的种类相互交错,主要分为3支:1.曲隆亚属的夏氏雏蝗和白纹雏蝗始终与短翅亚属的根河雏蝗聚为一支,2.曲隆亚属的黑背雏蝗和异色雏蝗始终与短翅亚属的小翅雏蝗聚为一支,3.短翅亚属的楼观雏蝗、东方雏蝗、北方雏蝗始终与曲隆亚属的呼城雏蝗聚为一支。鉴于此,本研究建议直隆亚属继续维持原有分类地位,曲隆亚属和短翅亚属可以合并为一个亚属。3.雏蝗属与其近缘属分化时间大概在中新世晚后期。其中雏蝗属的直隆亚属起源于中新世末期,而该亚属却被推测在第四纪冰期有避难所,直到冰期结束后的近期才开始向外扩散。曲隆亚属和短翅亚属在第四纪冰期气候的循环变化中进行扩散分化。雏蝗属演化受环境选择压力较大。雏蝗属在中国北部高海拔地区属于广布种,本研究虽然已经选取了每个亚属的多个种类作为代表研究其系统发育关系,但是样本量仍然有限,后期的研究中需要进行进一步的补充以检验是否有取样偏差。另外对于曲隆亚属和小翅亚属,引入可变位点较多的核基因(例如ITS)作为分子标记可能会在一定程度上分析二者的系统关系。最后本研究虽然得到雏蝗属主要类群的分化时间和动态走向,但是对于其起源地还需要进行进一步的分析研究。